Новый европейский ускоритель частиц обретает форму
Европейская организация ЦЕРН представила амбициозные планы по строительству нового ускорителя частиц, известного как Future Circular Collider (FCC). Новая установка, которую будут курировать Франция и Швейцария, будет более чем в три раза длиннее БАКа, который в настоящее время считается самым большим и мощным ускорителем частиц в ЦЕРНе.
Изучение поведения материи
Ускорители частиц — это сложные устройства, предназначенные для разгона субатомных частиц, таких как протоны или электроны, до чрезвычайно высоких скоростей.
Процесс ускорения частиц обычно начинается с использования мощных электрических и магнитных полей для придания энергии заряженным частицам. Когда ускоренные частицы достигают чрезвычайно высоких энергий, их вводят в коллайдер, где мощные магниты удерживают их на орбите.
Затем частицы движутся по туннелю со скоростью, близкой к скорости света. В определенных точках туннеля частицы сталкиваются, выделяя большое количество энергии.
Во время этих столкновений при очень высоких энергиях субатомные частицы распадаются на другие частицы, что позволяет ученым наблюдать и изучать продукты этих реакций. Эти глубокие исследования субатомных взаимодействий дают важнейшую информацию о фундаментальном составе материи и силах, управляющих этими взаимодействиями. Полученные данные помогут ответить на важные вопросы о строении Вселенной.
Ускоритель частиц с большими амбициями
Большой адронный коллайдер (БАК) на сегодняшний день является самым большим и мощным ускорителем частиц в мире. Расположенный в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) на границе Франции и Швейцарии недалеко от Женевы, БАК начал работу в 2010 году. Он использует круглый туннель диаметром 27 километров для ускорения протонов до чрезвычайно высоких энергий. В определенных точках этого туннеля массивные детекторы, такие как Grand Atlas и CMS, фиксируют результаты протон-протонных столкновений. Среди заметных достижений БАКа — открытие в 2012 году бозона Хиггса, частицы, имеющей решающее значение для нашего понимания физики элементарных частиц.
Однако БАК, срок окончания работы которого намечен примерно на 2040 год, должен превзойти еще более амбициозный проект — Future Circular Collider (FCC). Если проект будет одобрен, этот новый коллайдер должен быть в три раза длиннее БАКа и обеспечивать еще более высокие энергии столкновений. Это позволит ученым исследовать новые горизонты в физике частиц.
Невероятная машина
Предполагаемая стоимость первого этапа FCC, включающего строительство туннеля и инфраструктуры, составит около 17 миллиардов долларов. На первом этапе, запланированном на 2048 год, будет создан электрон-позитронный коллайдер для дальнейшего изучения бозона Хиггса и слабых сил.
Коллайдер будет нацелен на энергию 100 000 миллиардов электрон-вольт. Это намного превысит текущий рекорд БАК. По словам генерального директора ЦЕРН Фабиолы Джанотти, этот новый ускоритель — единственная машина, которая позволит человечеству сделать большой шаг вперед в изучении материи.
В настоящее время проект находится на стадии технико-экономического обоснования, а выводы ожидаются к 2025 году. Решение о реализации плана будет принято странами-членами ЦЕРН в 2028 году. В случае одобрения строительство туннеля начнется в 2033 году. ЦЕРН также проводит консультации с регионами, по которым проходит маршрут тоннеля, и планирует провести исследования воздействия на окружающую среду.